JPH10253002A - 液管対流式燃焼加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面状火炎形バーナが過熱しないようにする。 【解決手段】 加熱室５２の前方に形成するバーナ設置
口６１を、側方端面は垂直側方連通部５７Ｃを形成して
いる内壁側方部分５４（Ｃ）の前方部分で形成し、上側
端面は上部連通部５７Ｂを形成している内壁上方部分５
４（Ｂ）の前方部分で形成し、下側端面は水平下部連通
部５７Ａを形成している内壁下方部分５４（Ａ）・外壁
下方部分５５（Ａ）それぞれの前端から上方に延設した
内壁前方部分５４（Ｄ）・外壁前方部分５５（Ｄ）の上
端同士を連結している端面板６２によって形成すると共
に、このバーナ設置口の加熱室５２側には、金属から構
成する内壁５４を部分的にバーナ設置口６１に突出させ
て形成したり、金属製の板部材を溶接で内壁５４に取り
付けてバーナ取付部材６３を設置し、これに面状火炎形
バーナ２Ａの多穴面状耐火ブロック７３を密接して取り
付けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷凍機（吸収
冷温水機などと呼ばれているものを含む）における高温
再生器などの液体加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図６に示す構成の吸収冷凍機が
周知である。図中、１はガス・灯油などの燃焼装置２を
備え、吸収液の稀液２２を加熱することによって冷媒蒸
気２４を発生させて中間液２３に濃縮する高温再生器、
３はこの高温再生器からの冷媒蒸気で中間液を加熱濃縮
して濃液にする低温再生器、４はこの低温再生器からの
冷媒蒸気を冷却して凝縮する凝縮器、５は冷媒散布器５
Ａから冷媒液を散布・滴下などして蒸発させる蒸発器、
６はこの蒸発器からの冷媒蒸気を前記低温再生器３から
の濃液に吸収させて器内を低圧に維持する吸収器、７お
よび８は低温および高温熱交換器であり、これらは吸収
液配管９〜１２、冷媒配管１３〜１６により接続され
て、冷媒と吸収液の循環サイクルを形成し、蒸発器５の
内部に設けた熱交換器１７から選択的に取り出す冷水ま
たは温水の何れかを、図示しない熱負荷に循環供給でき
るようになっている。

【０００３】なお、Ｐ１は吸収液配管９に設けられて吸
収器６から稀液を高温再生器１に供給するための吸収液
ポンプ、Ｐ２は冷媒配管１６に設けられて蒸発器５の底
部に溜った冷媒液を、上部に設置した冷媒散布器５Ａか
ら熱交換器１７上に散布させるための冷媒ポンプ、Ｖ１
およびＶ２は吸収液配管１１および冷媒配管１４に設け
られて、熱交換器１７から冷水を取り出すときに閉弁
し、温水を取り出すときに開弁する冷／暖切換用の開閉
弁である。

【０００４】また、１８は、熱交換器１７で冷却された
冷水または加熱された温水を、図示しない冷／暖房など
の熱負荷に循環供給するための冷温水配管であり、この
管の蒸発器入口側には冷温水ポンプＰ３が取り付けられ
ている。

【０００５】また、１９および２０は凝縮器４および吸
収器６の内部に設けられた冷却器であり、冷却水ポンプ
Ｐ４を有する冷却水配管２１により接続されて、図示し
ない冷却塔と吸収器６および凝縮器４との間を冷却水が
循環するように構成されている。

【０００６】上記構成の吸収冷凍機においては、冷水を
取り出して行う冷房運転時には冷媒および吸収液の循環
による吸収冷凍サイクルを行うことで、蒸発器５におけ
る冷媒の蒸発潜熱で熱交換器１７内の水を６〜８℃程度
に冷却して供給することができ、温水を取り出して行う
暖房運転時には冷却器１９・２０への冷却水の供給を停
止する一方で、開閉弁Ｖ１・Ｖ２を閉から開へ切り替え
ることで、高温の吸収液および冷媒蒸気が吸収液配管１
１・冷媒配管１３・１４を介して高温再生器１から吸収
器６・蒸発器５へ流入し、冷媒の凝縮潜熱と吸収液の顕
熱によって熱交換器１７で加熱された温水が供給され
る。

【０００７】そして、高温再生器１は、吸収冷凍機全体
に占める割合が、重量、体積共に大きいため、吸収冷凍
機全体の小型を図るためには、この高温再生器１の小型
化が必要不可欠である。また、高温再生器１における環
境面の問題として、燃焼時における低ＮＯｘ化の要求も
強くなってきている。

【０００８】しかし、特開昭６３−２９４４６７号公報
・特開平６−２２１７１８号公報などに開示さた従来の
高温再生器１は、図８に示すような液管型ボイラ構造と
なっていたので小型化するのが困難であった。

【０００９】すなわち、この場合の燃焼装置２は、燃料
ガス２５と空気２６との混合ガス２７を、ノズル７１の
先端側に設けた燃焼室５１で燃焼させるノズル形バーナ
であり、この燃焼により生成する火炎２８と高温の燃焼
ガス（図示せず）を、燃焼室５１と、この燃焼室５１の
下流側に連設する加熱室５２とを囲む容器５０の内壁５
４と、加熱室５２に立設された多数の液管５６とに与え
た後に排熱ガスとして排気口５３から排出するようにな
っている。

【００１０】そして、吸収器６から供給される吸収液の
稀液２２は、吸収液配管９から容器５０の内部に流入
し、水平下部連通部５７Ａ、すなわち内壁５４と外壁５
５との間の下部側隙間と、水平上部連通部５７Ｂ、すな
わち内壁５４と外壁５５との間の上部側隙間と、垂直側
方連通部５７Ｃ、すなわち内壁５４と外壁５５との間の
両側方隙間と、水平連通部５７Ａ・５７Ｂを連通してい
る前記多数の液管５６の内部とに貯留されて、容器内を
対流しながら火炎２８と燃焼ガスにより加熱され、水平
上部連通部５７Ｂの上方の気相部５９に蒸発した冷媒蒸
気２４を冷媒配管１３から吐出すると共に、冷媒蒸気２
４が蒸発して濃度の高くなった中間液２３を吸収液配管
１０に流出するようになっている。また、蒸発した直後
の冷媒蒸気２４には、飛沫状の吸収液成分が含まれてい
るので、迂回板６０で流出経路を迂回させることによっ
て、冷媒蒸気２４のみを冷媒配管１３に流出できるよう
にしている。

【００１１】したがって、上記構成の高温再生器１で
は、燃焼装置２がノズル形バーナであるため、火炎２８
が集中して長い形状にならざるを得ないこと、また、稀
液２２を流通する液管５６が火炎２８に直接接触するよ
うに構成したのでは、稀液２２が部分的に過熱されて結
晶化する、部材が腐食し易い、あるいは火炎が冷却され
て未燃焼ガスが残留してしまうなどの理由によって、加
熱室５２の前方に燃焼室５１を設ける必要があり、小型
化することが困難であった。

【００１２】なお、特開昭６３−２９４４６７号公報で
は、燃焼室５１と加熱室５２とが折り返し状に形成さ
れ、液管５６を折り返した側の経路に配置すると共に、
経路の後方に位置する液管５６には吸熱を向上させるた
めに、吸熱フィン５６Ｆを設ける構成が開示され、特開
平６−２２１７１８号公報では、液管５６を加熱室５２
の加熱経路に沿って長くした偏平状の液管にして形成す
ると共に、偏平状の液管５６の後方側に吸熱フィンを設
ける構成が開示されているが、何れも小型化を図る上で
顕著な効果を奏するには至っていない。

【００１３】一方、上記のような炉筒煙管方式あるいは
炉筒液管方式による小型化の限界を打ち破るものとし
て、ガス焚き加熱炉においては、燃焼室５１を設けず平
板燃焼面などを設ける炉筒レス管群方式が近年導入され
た。この炉筒レス管群方式は、図７に示したような面状
火炎形バーナ２Ａが生成する火炎２８および燃焼ガスを
直接に加熱室５２に導くようにしたものであり、燃焼室
を必要としないため小型化が劇的に図れるだけでなく、
低ＮＯｘ化にも成功している。

【００１４】すなわち、面状火炎形バーナ２Ａにおいて
は、燃料ガスと燃焼に必要な酸素量を含む量の空気とが
混合された混合ガス２７が混合ガス室７２に供給され、
多穴面状耐火ブロック７３の導穴７４を通り抜けて燃焼
するように仕組まれており、平面状に分布する火炎２８
が外側の燃焼面７５に形成されるので、燃焼室５１が不
要となって高温再生器１の大幅な小型化が達成されてい
る。

【００１５】なお、多穴面状耐火ブロック７３は、厚板
状の耐火材料、例えばセラミックやメタルファイバーな
どに図のような多数の微細な導穴７４を設けたものを主
体として形成されている。また、７６は点火用の小型バ
ーナであり、２８ａはこの点火用小型バーナが形成する
火炎である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、面状火炎形バ
ーナを備えた従来の高温再生器においては、面状火炎形
バーナの先端部分が高温になるので、熱変形や逆火を防
止するためには先端部分を耐火材などで保護する必要が
あった。しかし、バーナ先端部を保護したのでは構造が
複雑になってコストアップとなるばかりでなく、装置の
小型化にも支障を来すことになると云った問題点があ
り、この点の解決が課題となっていた。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来技
術の課題を解決するためになされたもので、上下に形成
した水平連通部同士を連通して対流を可能にする多数本
の液管が互いに離間して立設された加熱室に臨んで面状
火炎形バーナが横向きに設置され、この面状火炎形バー
ナが生成する高温の燃焼ガスが加熱室を通過し、主に液
管壁を介して炉内の液体を加熱するようにした液管対流
式燃焼加熱炉において、

【００１８】加熱室を囲繞形成して燃焼ガスを排気口に
案内する側壁部を二重壁構造にして上下の水平連通部同
士を連通すると共に、その二重壁と、上下の水平連通部
とをそれぞれ前方に延設して面状火炎形バーナの設置口
を加熱室の前方に形成し、この設置口を囲繞形成してい
る炉材に面状火炎形バーナの燃焼プレートを直接取り付
けるようにした第１の構成の液管対流式燃焼加熱炉と、

【００１９】前記第１の構成の液管対流式燃焼加熱炉に
おいて、面状火炎形バーナ設置口の側方端面が、前方に
延設された二重壁の内壁によって形成され、その側方端
面に燃焼プレートの側方端面が対向して設置さるように
した第２の構成の液管対流式燃焼加熱炉と、

【００２０】前記第１の構成の液管対流式燃焼加熱炉に
おいて、面状火炎形バーナ設置口の上側端面が、前方に
延設された上側水平連通部の下壁板によって形成され、
面状火炎形バーナ設置口の下側端面が、前方に延設され
た下側水平連通部の上壁板によって形成され、その上下
両端面に燃焼プレートの上下両端面がそれぞれ対向して
設置されるようにした第３の構成の液管対流式燃焼加熱
炉と、を提供することにより、前記従来技術の課題を解
決するものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５に基づいて本発
明の実施形態を説明する。なお、理解を容易にするた
め、これらの図においても前記図５〜図８において説明
した部分と同様の機能を有する部分には、同一の符号を
付した。

【００２２】〔第１の実施形態〕第１の実施形態を図１
〜図３に基づいて説明すると、図中６１は加熱室５２の
前方に形成されているバーナ設置口である。このバーナ
設置口６１の側方端面は、外壁側方部分５５（Ｃ）と共
に垂直側方連通部５７Ｃを形成している内壁側方部分５
４（Ｃ）の前方部分で形成され、上側端面は上部連通部
５７Ｂを形成している内壁上方部分５４（Ｂ）の前方部
分で形成され、下側端面は水平下部連通部５７Ａを形成
している内壁下方部分５４（Ａ）・外壁下方部分５５
（Ａ）それぞれの前端から上方に延設された内壁前方部
分５４（Ｄ）・外壁前方部分５５（Ｄ）の上端同士を連
結している端面板６２によって形成されている。

【００２３】そして、このバーナ設置口６１の加熱室５
２側には、バーナ取付部材６３が設置されている。この
バーナ取付部材６３は、金属から構成する内壁５４を部
分的にバーナ設置口６１に突出させて形成したり、金属
製の板部材を溶接で内壁５４に取り付けることで、バー
ナ取付部材６３と内壁５４との間の熱伝導性を高め、内
壁５４と外壁５５との間にある稀液２２に放熱し易くし
ている。

【００２４】そして、このバーナ取付部材６３に、前記
図６で説明した構成の面状火炎形バーナ２Ａの多穴面状
耐火ブロック７３が密接するように、例えば図３に示す
ようにねじ６４によって取り付けている。なお、６５
は、多穴面状耐火ブロック７３とバーナ取付部材６３と
の密着性を高めるための押え枠である。

【００２５】また、加熱室５２に立設する液管５６は、
液管５６が全く立設されていない燃焼促進空間５２Ａの
上流側と下流側、すなわち火炎２８を形成する多穴面状
耐火ブロック７３の側に位置する上流側液管群５６Ａ
と、排気口５３の側に位置する下流側液管群５６Ｂとに
分けて、それぞれ千鳥状に立設されている。

【００２６】そして、上流側液管群５６Ａの液管５６
は、火炎２８によって直接加熱されても、液管５６内に
ある稀液２２が過熱して分解することがないように、下
流側液管群５６Ｂの液管５６より太く形成されている。

【００２７】したがって、上記構成の高温再生器１にお
いては、火炎２８によって多穴面状耐火ブロック７３が
加熱されても、その熱は密接しているバーナ取付部材６
３を介して内壁５４に伝わり、内壁５４と外壁５５との
間のある稀液２２に伝わって速やかに放熱されるので、
多穴面状耐火ブロック７３が過熱状態になることがな
い。このため、面状火炎形バーナ２Ａを耐火材などで保
護する必要がない。

【００２８】また、上記構成の高温再生器１において
は、火炎２８および燃焼ガスは上流側液管群５６Ａの太
い液管５６内にある稀液２２と熱交換して速やかにその
温度を下げるため、廃ガス中のＮＯ_X が顕著に減少す
る。しかも、ＮＯ_X 削減に効果がある温度まで冷却され
た燃焼ガスは、液管５６が１本も立設されていない燃焼
促進空間５２Ａを通過するので、この部分では燃焼ガス
の温度は低下し難く、ここを通過する際に燃焼反応が進
んで廃ガス中のＣＯガス濃度も低下する。

【００２９】〔第２の実施形態〕第２の実施形態を図４
・図５に基づいて説明すると、この場合のバーナ設置口
６１は、上側端面が内壁上方部分５４（Ｂ）の前方部分
で形成され、下側端面は内壁下方部分５４（Ａ）の前方
部分で形成され、側方端面それぞれが、内壁側方部分５
４（Ｃ）・外壁側方部分５５（Ｃ）それぞれの前端から
加熱室５２の前方に屈曲して延設された内壁前方部分５
４（Ｄ）・外壁前方部分５５（Ｄ）の終端同士を連結し
ている端面板６２Ａによって形成され、このバーナ設置
口６１の加熱室５２側にもバーナ取付部材６３が形成さ
れて、前記第１の実施形態で使用したと同じタイプの面
状火炎形バーナ２Ａが同様にして設置されている。

【００３０】この場合も加熱室５２に立設する液管５６
は、液管５６が全く立設されていない燃焼促進空間５２
Ａの上流側と下流側、すなわち多穴面状耐火ブロック７
３側に位置する上流側液管群５６Ａと、排気口５３側に
位置する下流側液管群５６Ｂとに分かれて、それぞれ千
鳥状に立設されている。

【００３１】また、上流側液管群５６Ａの液管５６は、
火炎２８によって直接加熱されても、液管５６内にある
稀液２２が過熱して分解することがないように、下流側
液管群５６Ｂの液管５６より太く形成されている。

【００３２】したがって、この構成の高温再生器１にお
いても、多穴面状耐火ブロック７３の放熱性が優れてい
るので、多穴面状耐火ブロック７３が過熱状態になるこ
とがない。このため、面状火炎形バーナ２Ａを耐火材な
どで保護する必要がない。

【００３３】また、火炎２８および燃焼ガスは上流側液
管群５６Ａの太い液管５６内にある稀液２２と熱交換し
て速やかにその温度を下げるため、廃ガス中のＮＯ_X が
顕著に減少する。しかも、ＮＯ_X 削減に効果がある温度
まで冷却された燃焼ガスは、液管５６が１本も立設され
ていない燃焼促進空間５２Ａを通過するので、この部分
では燃焼ガスの温度は低下し難く、ここを通過する際に
燃焼反応が進んで廃ガス中のＣＯガス濃度も低下する。

【００３４】なお、上流側液管群５６Ａ、すなわち燃焼
促進空間５２Ａより上流側に設ける液管５６は、５〜６
列程度に増やすことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明になる液管
対流式燃焼加熱炉においては、バーナが加熱されても、
加熱炉の内壁と外壁との間にある液体に速やかに放熱し
て過熱状態になることがないので、バーナ先端部を耐火
材などで保護する必要がない。したがって、製造コスト
の削減と装置の一層の小型化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態を横断面で示す説明図である。

【図２】第１の実施形態を縦断面で示す説明図である。

【図３】第１の実施形態の要部を拡大して示す説明図で
ある。

【図４】第２の実施形態を横断面で示す説明図である。

【図５】第２の実施形態を縦断面で示す説明図である。

【図６】吸収冷凍機の説明図である。

【図７】加熱装置の説明図である。

【図８】従来技術を示す説明図であり、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は横断面図、（ｃ）は縦断側面図である。

【符号の説明】

１ 高温再生器 ２ 燃焼装置 ２Ａ 面状火炎形バーナ ３ 低温再生器 ４ 凝縮器 ５ 蒸発器 ６ 吸収器 ７ 低温熱交換器 ８ 高温熱交換器 ９〜１２ 吸収液配管 １３〜１６ 冷媒配管 １７ 熱交換器 １８ 冷温水配管 １９・２０ 冷却器 ２１ 冷却水配管 ２２ 稀液 ２３ 中間液 ２４ 冷媒蒸気 ２５ 燃料ガス ２６ 空気 ２７ 混合ガス ２８・２８ａ 火炎 ５０ 容器 ５１ 燃焼室 ５２ 加熱室 ５２Ａ 燃焼促進空間 ５３ 排気口 ５４ 内壁 ５４（Ａ） 内壁下方部分 ５４（Ｂ） 内壁上方部分 ５４（Ｃ） 内壁側方部分 ５４（Ｄ） 内壁前方部分 ５５ 外壁 ５５（Ａ） 外壁下方部分 ５５（Ｂ） 外壁上方部分 ５５（Ｃ） 外壁側方部分 ５５（Ｄ） 外壁前方部分 ５６ 液管 ５６Ａ 上流側液管群 ５６Ｂ 下流側液管群 ５７Ａ 水平下部連通部 ５７Ｂ 水平上部連通部 ５７Ｃ 垂直側方連通部 ５８ 蒸気吐出口 ５９ 気相部 ６０ 迂回板 ６１ バーナ設置口 ６２・６２Ａ 端面板 ６３ ガーナ取付部材 ６４ ねじ ６５ 押え枠 ７１ ノズル ７２ 混合ガス室 ７３ 多穴面状耐火ブロック ７４ 導穴 ７５ 燃焼面 ７６ 点火用小型バーナ Ｐ１ 吸収液ポンプ Ｐ２ 冷媒ポンプ Ｐ３ 冷温水ポンプ Ｐ４ 冷却水ポンプ Ｖ１・Ｖ２ 開閉弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に形成した水平連通部同士を連通し
   て対流を可能にする多数本の液管が互いに離間して立設
   された加熱室に臨んで面状火炎形バーナが横向きに設置
   され、この面状火炎形バーナが生成する高温の燃焼ガス
   が加熱室を通過し、主に液管壁を介して炉内の液体を加
   熱するようにした液管対流式燃焼加熱炉であって、 加熱室を囲繞形成して燃焼ガスを排気口に案内する側壁
   部を二重壁構造にして上下の水平連通部同士を連通する
   と共に、その二重壁と、上下の水平連通部とをそれぞれ
   前方に延設して面状火炎形バーナの設置口を加熱室の前
   方に形成し、この設置口を囲繞形成している炉材に面状
   火炎形バーナの燃焼プレートを直接取り付けたことを特
   徴とする液管対流式燃焼加熱炉。
2. 【請求項２】 面状火炎形バーナ設置口の側方端面が、
   前方に延設された二重壁の内壁によって形成され、その
   側方端面に燃焼プレートの側方端面が対向して設置され
   たことを特徴とする請求項１記載の液管対流式燃焼加熱
   炉。
3. 【請求項３】 面状火炎形バーナ設置口の上側端面が、
   前方に延設された上側水平連通部の下壁板によって形成
   され、面状火炎形バーナ設置口の下側端面が、前方に延
   設された下側水平連通部の上壁板によって形成され、そ
   の上下両端面に燃焼プレートの上下両端面がそれぞれ対
   向して設置されたことを特徴とする請求項１記載の液管
   対流式燃焼加熱炉。